최첨단 진공 기술을 활용한 지역 난방망에서 최적의 물 특성

지역 난방망의 수질은 파이프라인의 서비스 수명에 결정적인 요소입니다. 흑강철 파이프의 부식을 방지하기 위해 탈염수 또는 침투수를 열 전달 매체로 사용해야 합니다. Busch (부쉬) 진공 솔루션과의 상담을 통해 전기 시설 회사인 Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG는 최첨단 진공 기술을 활용하여 용수 회로에서 산소 및 이산화탄소를 제거하기 위한 완벽한 솔루션을 발견했습니다. 역삼투압 플랜트는 아직까지 용수를 담수화하기 위한 용도로 사용됩니다. 새롭게 개발된 탈기 시스템을 통해, 지역난방 망의 흑강철 파이프의 사용 수명을 크게 증가시킬 매우 효율적이고 안전한 기술을 발견했습니다.

Elektrizitätswerke Mittelbaden 소개

Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG 전기 시설 기업은 Lahr, Offenburg, Hausach and Kehl에 위치한 4개의 사업장을 통해 거의 삼십만명의 주민에게 에너지를 공급합니다. Offenburg 사업장은 현재 900가구에 난방을 제공하는 지역 난방 망을 운영하고 있습니다. 지역 난방 망으로 공급되는 물은 열 전달 매체의 역할을 하며 열병합 발전 장치에서 나오는 폐열과 함께 80°C로 가열됩니다. 지역 난방 시스템은 현재 더욱 확장되고 있습니다. 2021년에는 세 번째 망의 운영을 시작할 것이며, 현재 네 번째 망을 계획 중입니다.

지역 난방에서의 진공 기술 활용

함께, 기존의 두 지역 난방 망은 거의 5km에 달하며 열 절연 흑강철 파이프로 구성됩니다. 파이프의 수명을 최대한 연장하기 위해 첫 번째 단계는 연수 장치에서 물의 pH 값을 0으로 줄이는 것입니다. 이후 용수의 전기 전도도는 역삼투압 설비에서 입방 센티미터당 8마이크로지멘스~9마이크로지멘스(μs/cm³)의 최적값으로 감소됩니다. 과거에는 주로 산소와 소량의 이산화탄소로 구성된 연기를 가스 제거 시스템을 사용하여 흡입했습니다. 이 장치에는 액봉식 진공 펌프가 장착되었습니다. 이 회사의 기술 전문가인 Tobias Friedemann에게 이러한 유형의 진공 공급은 만족스러운 솔루션이 아니었습니다. 진공 펌프에서는 물을 사용 유체로 이용합니다. 필요한 담수 비용이 매년 최대 3000 유로까지 추가됩니다. 이전에 탈기 시스템을 제공한 공급업체가 서비스 제공을 중단한 이후로 Tobias Friedemann은 시장에서 대체품을 살펴봤습니다. 오펜부르크의 전력 회사에서 용수를 처리하기 위해 화학물질을 사용하는 것은 환경적인 이유로 합법적인 대안이 아닙니다. 또한, 화학물질의 투입 및 구성이 원치 않는 반응을 일으켜 수질에 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 화학물질을 사용하는 것은 복잡합니다.

Busch (부쉬) 열 가스 제거 시스템의 장점

광범위한 연구 끝에 Tobias Friedemann은 최종적으로 Busch (부쉬) 진공 솔루션을 발견했습니다. Busch (부쉬)의 공정 엔지니어는 완전히 새로운 열 탈기 시스템을 개발했으며, 이 시스템의 핵심은 최신 세대의 속도 제어MINK 클로 진공 펌프입니다.

24시간 작동 중에 시간당 1000 리터의 물이 지속적으로 회로에서 탈기 시스템으로 공급됩니다. 이 물은 진공 탱크에 분사됩니다. 탱크에 물과 충전재를 분사하면 진공 펌프를 통해 연기가 효과적으로 흡입될 수 있도록 최대한의 용수 표면적을 확보할 수 있습니다. 이러한 방식으로 탈기된 물은 직접 또는 저장 탱크를 사용하여 제어 시스템을 통해 회로로 다시 공급될 수 있습니다. 공정 엔지니어에게 한 가지 과제는 열병합 발전 장치 바로 옆의 협소한 공간이었습니다. 이 솔루션은 프레임의 소형 탈기 시스템(그림 1)으로, 통제 시스템을 포함하여 모든 구성 요소가 포함됩니다. 열 공급에 대한 연결은 탈기 시스템이 교대로 작동 중인 두 지역 난방망의 용수를 처리하는 방식으로 실현되었습니다.

Busch (부쉬)의 탈기 시스템은 2020년 초부터 운영을 시작했으며, 이후 총 물량 300입방미터로 1.8km 및 2.8km 길이의 두 지역 난방망에서 24시간 내내 용수를 탈기했습니다. Tobias Friedemann에게 있어 새로운 탈기 시스템의 이점은 분명합니다. MINK 클로 진공 펌프를 사용하면 더 이상 담수를 사용 유체로 사용할 필요가 없습니다. 따라서 투입 및 제거에 드는 설치 비용뿐만 아니라 가장 중요한 용수 자체 비용을 절약할 수 있습니다. MINK 클로 진공 펌프는 완전 건식으로 작동합니다. 즉, 증기를 압축하거나 추출하기 위해 물이나 다른 사용 유체가 필요하지 않습니다. 또한, 탈기 용기에서 원하는 진공 레벨을 안정적으로 생성할 수도 있습니다. 이는 물의 양 또는 온도와 무관합니다. 가변 속도 구동(VSD)을 사용하면 진공 펌프는 수질 조건에 맞게 정밀하게 조정할 수 있으며 원하는 수요 주도형 진공 레벨을 정확하게 제공할 수 있습니다. 반면에 액봉식 진공 펌프는 정확하게 제어할 수 없으며 물의 온도에 따라 진공 성능이 달라집니다. 유지보수가 필요하지 않은 MINK 클로 진공 펌프는 이전에 활용되던 2개의 액봉식 진공 펌프를 대체하고 있습니다. 이는 가변 속도 구동뿐만 아니라 에너지 비용의 만족스러운 절감과도 관련이 있으며, 이는 전기 설비에도 이점이 됩니다. 새로운 탈기 시스템은 Modbus RTU로 모니터링됩니다. 이러한 방식으로 외부에서 작동 및 제어하는 것이 가능합니다. 용수 순환, 용수 온도 및 용수 전도도 모두 지속적으로 모니터링됩니다. 3가지 파라미터 중 1개가 목표값과 다른 경우, 적절한 보정 조치를 즉시 취할 수 있습니다.

Tobias Friedemann은 이 솔루션이 지역 난방 네트워크에서 물을 탈기하는 미래에 가장 유망한 솔루션이라는 것을 깨달았습니다. 그는 이미 내년에 가동될 예정인 새로운 지역 난방망에서 Busch (부쉬)의 두 번째 탈기 시스템을 설치했습니다. 향후 지역난방 망에서는 Busch (부쉬) 진공 솔루션의 탈기 시스템도 장착될 예정입니다.